基于足迹的运动状态监控系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于足迹的运动状态监控系统，包括：对当前运动状态评估模块；运动状态统计模块；运动方式反馈模块；运动计划安排模块。本申请可以通过足迹相关的数据来评估当前的运动状态及运动强度，并且可以评估短期内同类运动状态的频次与运动方式的建议，还可以进行每天、每周、每月的运动计划安排。本发明专利技术可以有效的评估当前用户的运动状态，并给出合理的建议，使用户的运动更加规律与健康，减少运动损伤。

Footprint-based Motion State Monitoring System

The invention discloses a Footprint-based motion state monitoring system, which includes: the current motion state evaluation module; the motion state statistics module; the motion mode feedback module; and the motion plan arrangement module. This application can assess the current state and intensity of exercise through footprint-related data, as well as the frequency and mode of similar exercise in the short term. It can also schedule daily, weekly and monthly exercise plans. The invention can effectively evaluate the current user's motion state, and give reasonable suggestions to make the user's motion more regular and healthy, and reduce sports injury.

【技术实现步骤摘要】
基于足迹的运动状态监控系统
本专利技术涉及一种运动状态监控系统，具体说是一种基于足迹的运动状态监控系统。
技术介绍
随着人们对健康意识的逐步提高，运动已经成为都市人群工作之余的首要选择，大量的运动产品也朝着高端、智能化的方向发展。但是运动也存在一定的危险性，对人的体能和运动能力具有一定的要求，往往人们会对自己的能力进行过高的估计，导致在运动中给身体带来意想不到的伤害；为了减小这些不必要的伤害，在运动中需要对人体的状态进行实时监控。足迹图像在各个场合都能广泛的产生，应用好足迹图像，挖掘其蕴含的信息，能对人的运动状态进行监控。
技术实现思路
本申请提供了基于足迹的运动状态监控系统，根据足迹相关数据来评估当前运动状态以及运动强度，还能监测短期内同类运动状态的频次，并给出运动方式的建议。本申请的第一种技术方案是：一种基于足迹的运动状态监控系统，包括：当前运动状态评估模块，基于步速判断当前运动属于哪种运动状态；运动状态统计模块，统计每种运动状态的时间以及切换频率；运动方式反馈模块，对运动方式是否正确进行反馈；运动计划安排模块，对运动方式给出合理性建议。进一步的，当前运动状态评估模块，具体是：a)对运动状态分类；b)依据活动项目消耗的能量与运动状态，对运动状态做量化规定；R＝E/Eavg其中，R为某种运动状态的运动量，E为该运动每小时消耗的能量，Eavg为采集对象正常行走时每小时消耗的能量；c)基于步速判定运动状态。进一步的，基于步速判定运动状态方法为：A.首先每隔Δt秒采集同为左脚或者右脚的足迹数据，二维数据按照列有限原则降维成一维数据，定义为数据集P＝{p1,p2,...,pn}；B.然后按照采集时间先后顺序计算数据集P的导数集合，P'＝{p2-p1,p3-p2,...,pn-pn-1}，将P'作为该时间间隔下的运动状态；C.令同状态导数统计集合为Pm，当没有状态记录时，Pm＝{}，Pm＝P'，执行A；否则，Pm＝Pm∪P'，用归一化相关函数来评估本次导数与导数集合的相关性，假如相关性的绝对值的最大值大于Δ，认为状态重复，执行D1，否则执行D2；D.D1：根据导数的长度来计算状态重复的时间t，用来评估步速，步速＝1/t，并将步速做反馈，将导数集合清空，进行下一次运动状态的信息采集；D2：将两次导数做集合合并，判断集合长度，假定集合长度超过规定的长度，认为步速为0，则清空导数集合，进行下一次数据的采集与评估；E.每判定步速一次，执行一次运动状态的估计；F.如果足迹信息是与压力相关，且步速为0时，通过计算D1的均值来体现某个时间段的压力状态。进一步的，运动状态统计模块具体为：步骤1：将足迹图像数据预处理与去噪；步骤2：统计各个运动状态的时间；步骤3：统计切换频率：在给定时间段的基础上：获取某个时间段经过预处理的运动状态，然后对运动状态做差分，按照不同的差分值做次数统计，获得切换频率统计；步骤4：统计各个运动状态的时间概率密度：每天定时统计运动状态，在每个统计间隔里，将每种运动状态所处的占时比，作为状态概率。更进一步的，运动方式反馈模块，具体是：i.反馈运动的协调与对称性；ii.运动的程度评估与合理性判断；iii.运动方式对身体的损害度评估。更进一步的，反馈运动的协调与对称性具体为：A.在同时提供定左右脚足迹数据的前提下，对任意方向的数据向量进行镜像变换；B.用计算状态评估集合的方式，计算左右脚两个方向的同状态下的数据向量；C.计算不同方向数据向量的相关度，相关性越大，协调性与对称性越好，反之越差。更进一步的，运动的程度评估与合理性判断具体是：对每天的运动状态做统计，量化后的运动状态与正常行走能量消耗相乘，即可得到每个运动状态下的能量消耗，以此来评估一天的能量消耗；每天的运动量在300千卡以内，认为运动量不足，300～600千卡之间，认为运动量适度，600千卡以上能达到塑身目的，2000以上的运动量认为略高，需要适度控制，3000以上认为运动量过高，建议降低运动量；对每种运动状态的切换频率做统计，每种运动状态切换频率过高，认为过于频繁，不利于稳定新陈代谢，跨级别的运动切换次数越多，指的是长时间的高能量运动后马上进入静止状态，认为对人体运动神经与器官的放松有负面作用，会引起肌肉酸痛情况。更进一步的，运动方式对身体的损害度评估，具体为：●运动协调性越大，认为对身体的损害度越低，协调性越低，则损害度越高，这里构建y＝aexp(x)+b的评估模型，x为协调性，y为损害度，a,b为常量系数；●超过合理运动量越高，对身体损害程度越大，这里构建y＝clog(x)+d的评估模型，x为每天的运动状态消耗能量统计值，y为损害程度，c,d为常量系数；●整体跑步时间越长，对膝盖的损伤程度越大，这里构建y＝k/(1+e-x+1/24)的评估模型，平均每天跑步时间为24x，y为损害程度，k为常量系数。作为更进一步的，运动计划安排模块：根据每天运动消耗的能量，分为健康、塑身、运动员三种状态：i.在给定运动目标的前提下，对安排对象做一段时间内的运动状态统计与运动方式反馈；ii.假如已经达到运动目标，则执行iii，否则，执行iv；iii.按照现有的运动状态做整理，直接制定为期N周的运动计划；iv.判断现在的运动量与运动目标的运动等级差距，若相差2个运动等级，执行v，否则执行vi；v.将目标降低一个等级；vi.依据现有的运动状态，按照目标每天的运动消耗以及现阶段每天的消耗比做加权分配，然后在不影响每天运动状态分布的条件下，将部分运动状态做随机提升，按照此种方式提前制定N周的运动计划；vii.对完成N周的运动状态做统计，假如已经完成运动目标，则对与原有计划不符的做调整，按照统计结果制定为期更长的运动计划，否则对与原有计划不符的做调整后继续按照vi的方式制定N周的运动计划。本专利技术的有益效果是：通过足迹相关的数据来评估当前的运动状态及运动强度，并且可以评估短期内同类运动状态的频次与运动方式的建议，还可以进行每天、每周、每月的运动计划安排。本专利技术可以有效的评估当前用户的运动状态，并给出合理的建议，使用户的运动更加规律与健康，减少运动损伤。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合具体实施例对本专利技术进行详细描述。本实施例提供一种基于足迹的运动状态监控系统，具体包括：提供数据模块：行走过程中的动态足迹数据，包括但不限于压力图、动力轨迹等，每只脚的足迹数据采样率在25Hz以上。a)当前运动状态评估模块：i.对运动状态做分类，分为7类：坐、静止站立、正常行走、慢速走、快速走、有氧跑步、无氧跑步，乘坐交通工具的状态除了骑行以外均认为是坐；ii.依据活动项目每小时消耗能量与运动状态，对运动状态做量化规定：R＝E/EavgR为某种运动状态的运动量，E为该运动每小时消耗的能量(单位千卡)，Eavg为采集对象正常行走每小时消耗的能量(单位千卡)；以下是各个运动状态消耗能量参考值：A.坐，0.3；B.站立，0.4；C.正常行走，1.0；D.慢速走，0.6；E.快速走，2.2；F.有氧跑步，2.6；G.无氧跑步，2.7。这里量化的方法是，将正常行走所消耗的能量作为参考值，其他活动过程的运动状态与参考值做比，取小数点后1位四舍五入即可得到运动状态的量化情本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于足迹的运动状态监控系统，其特征在于，包括：当前运动状态评估模块，基于步速判断当前运动属于哪种运动状态；运动状态统计模块，统计每种运动状态的时间以及切换频率；运动方式反馈模块，判断运动方式是否存在问题并进行反馈；运动计划安排模块，对运动方式给出合理性建议。

【技术特征摘要】
1.一种基于足迹的运动状态监控系统，其特征在于，包括：当前运动状态评估模块，基于步速判断当前运动属于哪种运动状态；运动状态统计模块，统计每种运动状态的时间以及切换频率；运动方式反馈模块，判断运动方式是否存在问题并进行反馈；运动计划安排模块，对运动方式给出合理性建议。2.根据权利要求1所述一种基于足迹的运动状态监控系统，其特征在于，当前运动状态评估模块，具体是：a)对运动状态分类；b)依据活动项目消耗的能量与运动状态，对运动状态做量化规定；R＝E/Eavg其中，R为某种运动状态的运动量，E为该运动每小时消耗的能量，Eavg为采集对象正常行走时每小时消耗的能量；c)基于步速判定运动状态。3.根据权利要求2所述一种基于足迹的运动状态监控系统，其特征在于，基于步速判定运动状态方法为：A.首先每隔Δt秒采集同为左脚或者右脚的足迹数据，二维数据按照列有限原则降维成一维数据，定义为数据集P＝{p1,p2,...,pn}；B.然后按照采集时间先后顺序计算数据集P的导数集合，P'＝{p2-p1,p3-p2,...,pn-pn-1}，将P'作为该时间间隔下的运动状态；C.令同状态导数统计集合为Pm，当没有状态记录时，Pm＝{}，Pm＝P'，执行A；否则，Pm＝Pm∪P'，用归一化相关函数来评估本次导数与导数集合的相关性，假如相关性的绝对值的最大值大于Δ，认为状态重复，执行D1，否则执行D2；D.D1：根据导数的长度来计算状态重复的时间t，用来评估步速，步速＝1/t，并将步速做反馈，将导数集合清空，进行下一次运动状态的信息采集；D2：将两次导数做集合合并，判断集合长度，假定集合长度超过规定的长度，认为步速为0，则清空导数集合，进行下一次数据的采集与评估；E.每判定步速一次，执行一次运动状态的估计；F.如果足迹信息是与压力相关，且步速为0时，通过计算D1的均值来体现某个时间段的压力状态。4.根据权利要求1所述一种基于足迹的运动状态监控系统，其特征在于，运动状态统计模块具体为：步骤1：将足迹图像数据预处理与去噪；步骤2：统计各个运动状态的时间；步骤3：统计切换频率：在给定时间段的基础上：获取某个时间段经过预处理的运动状态，然后对运动状态做差分，按照不同的差分值做次数统计，获得切换频率统计；步骤4：统计各个运动状态的时间概率密度：每天定时统计运动状态，在每个统计间隔里，将每种运动状态所处的占时比，作为状态概率。5.根据权利要求1所述一种基于足迹的运动状态监控系统，其特征在于，运动方式反馈模块，具体是：i.反馈运动的协调与对称性；ii.运动的程度评估与合理性判断；iii.运动方式对身体的损...

【专利技术属性】
技术研发人员：董波，于昕晔，孙晰锐，
申请(专利权)人：大连恒锐科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁,21